生物制药工艺学课程教学改革与实践

郑珩 劳兴珍 何书英 高向东 孔毅 吴梧桐

摘要：生物制药工艺学是生物工程（制药方向）、生物技术（制药方向）、海洋药学等专业的主干专业课，为提高学生的专业综合素质及创新能力，对该课程教学内容和教学方法进行了改革，探索了多层次立体化的教学模式，建立了基于精品课程网站的网络教学平台，从多方面入手培养学生的综合能力和创新思维，以满足生物制药行业的用人需求。

关键词：生物制药工艺学；教学改革；人才培养

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）09-0121-02

生物制药工艺学是生物工程（制药方向）、生物技术（制药方向）、海洋药学等专业的主干课程，涉及生物学、医学、生物技术、化学、工程学和药学等学科领域，在内容上包括各类生物药物的来源、性质、结构、用途、制造原理、工艺过程与生产方法等。课程覆盖面广，教学难度大，而且随着生命科学的快速发展，生物技术在医药领域获得了越来越广泛的应用，生物药物的种类和数量迅速增加，该领域的知识更新加快，教学中需要不断补充新知识和新内容，也为课程教学提出了更高的要求。为此，近年来我们不断在教学内容、教学方法上进行改革和探索，培养和锻炼学生从事生物药物研发及生产的综合能力，以满足行业用人需求。

一、教学体系设置及改革

1.教材建设。生物制药工艺学课程是我校于1979年为适应国内生化药学人才培养而首建的课程。当时国内缺乏相应成体系的教材，由我国生化药学专家吴梧桐教授带领编写了《生化制药》讲义及《生化药物制备技术》内部教材；1992年在“八五”规划教材的要求下进一步整理、增补，出版了《生物制药工艺学》统编教材，内容紧密联系当时国内生化制药的发展，以“生物分离技术”和“生物药物制造工艺”为主，并将教研组教师的多项科研成果编入书中；2000年，为适应国内外生物技术药物迅速发展的需求，我们制订了新的教学大纲，将蛋白质工程、转基因技术、单克隆抗体技术等生物制药新技术系统地纳入教学内容中，经过数年教学实践后，于2006年出版《生物制药工艺学》第二版，确定了以生物制药工艺基础、生物分离工程技术以及典型品种工艺实例三大部分内容有机结合、循序渐进的课程教学体系[1]。

2.课程教学内容更新与优化。经更新后，本课程的教学内容主要分成三大部分：一是基础篇，介绍生物制药工艺基础，包括生物药物历史发展、分类、现状、发展前景以及三大类生物药物的制造工艺基础知识，共8学时，通过这部分内容学习使学生明确这门课程的学习目的、学习内容，了解生物药物基本制造方法的概况以及本学科的前沿发展动态；二是技术篇，详细介绍生物分离工程技术，包括预处理、萃取法、沉淀法、吸附法、凝胶层析、离子交换、亲和层析、离心技术、膜分离技术及制备型高效液相等十大单元工艺技术，共46学时，要求学生掌握各大单元操作的原理、适用范围及特点等；三是品种篇，通过实例介绍生化药物、微生物药物及生物制品三大类生物药物中典型品种的制造工艺过程，共30学时，通过这部分学习使学生掌握各类生物药物的特点、性质、用途以及典型品种的制造工艺，能将前面学过的工艺基础、单元操作技术串联起来，达到灵活应用的目的。

二、实验教学改革

生物制药工艺学是一门实践性很强的专业课程，实验教学对学生理解和掌握理论知识、培养独立分析和解决问题能力等有着举足轻重的作用[2]。我們长期以来一直非常重视生物制药工艺学实验课程教学，不断更新实验内容，并通过“综合设计性实验”、“开放实验”、“大学生实践创新训练计划”、“创业实践训练”等多种项目导向的学习方法，将学生被动进行实验操作转变为主动思考和设计实验方案，不仅提高了学生的创新思维能力，还极大地调动了他们的积极性，大部分开放实验和创新实验都是学生在周末和寒暑假期间自觉完成的，对学生综合素质培养具有重要作用。

例如在“固定化酶法生产天冬氨酸”这一综合设计性实验中[3]，实验是以课题项目的形式提前布置下去的，各小组学生在指定时间内通过查阅文献自行设计实验方法，然后与授课老师讨论修改后确定具体操作步骤，自己配置试剂完成实验过程，直到制备出天冬氨酸产品。由于参考的文献资料不同，学生们可能会提出各种不同的固定化方案，如使用卡拉胶包埋、海藻酸钠包埋、壳聚糖吸附等方法，实验过程中还可能遇到种种问题，如温度过高造成酶活力丧失、凝胶不固化等问题，通过与老师、同学的讨论和反复摸索，来培养学生解决问题的能力。实验完成后，还会在课堂上让各组学生派代表上台交流实验中的心得，讨论他们所用方法的特点和难点，这样的方式能克服传统实验标准化操作的局限性，让学生体会到制备工艺并非绝对的、一成不变的，而可能会有多种路线，不同路线工艺都还可能存在可改进的地方，从而培养学生的发散思维能力。

三、探索立体化的教学模式

1.教学内容立体化。在理论教学上，做到理论知识与技术应用前后贯通、交叉引用，形成多层次交叉的内容体系。如讲述总论时以“固定化细胞生产L-苹果酸”、“基因工程技术生产L-天门冬酰胺酶”等任课教师的科研实例，使学生在理解的基础上更好地掌握基本知识原理；在讲述技术应用的各论时，我们又会把工艺实例中的理论知识拎出来、串起来，让学生巩固前面所学内容；在实验教学中，通过将科研成果直接引入到教学中，围绕理论教学中的基本原理和工艺基础开设实验课程，并通过开放实验、创新实验等方式，多方面提高学生的综合能力。

2.时间空间上立体化。除了课堂教学外，我们还建立了《生物制药工艺学》精品课程网站、课程在线习题库、互动论坛，设置了师生公用email信箱以及课程博客，使得学生在课余时间也可以利用相关教学资源进行自学。此外，大量设计性实验、开放性实验、创新性实验课题的设置，以及师生间的互动讨论和读书报告等活动，极大地调动了学生自学积极性，他们主动利用周末和假期时间到实验室来完成实验，从而实现时间上的拓延。在空间上，通过建立开放实验室，为学生在课余时间从事开放实验、创新实验提供场所和仪器设备，鼓励学生参与教师的科研课题，借助教师科研平台，拓展学生科研实践空间。此外，我们还借助学校与企业合作的实训基地平台，借助企业平台扩充学生实践技能，如安排学生直接在合作企业的生产车间中学习和实地训练，请企业技术人员来校作讲座，以企业课题作为学生开放实验课题等，让学生直接参与生产企业的研发课题，做到学以致用，针对性培养专业人才。

四、网络教学平台建设

为充分发挥网络的资源优势，结合国家资源共享课程建设，建立并不断完善教学网站内容[4，5]，包括课程介绍、教学团队介绍、教学大纲、电子教材、多媒体课件、课程教案、授课录像、习题、参考资料、学术动态等丰富的教学资源。学生可以从课程介绍和教学团队介绍中了解课程和授课教师，可促进师生间的交流和互动；网站上的教学大纲、电子教材、課件、教案、授课录像等为学生自学提供了大量资料，学生在课后可根据需要反复观看，巩固课堂学习内容；本课程还建立互动信箱，实现在线答疑、讨论、布置作业，可及时帮学生解决复习中遇到的问题，深受欢迎；网页内容还包括了学术动态、课程习题、考试样卷等，内容丰富，资源系统规范。通过本课程网页平台，拓展了学生学习的时间和空间，另一方面，学生的反馈意见，也为教研室修正教学内容、教学方法提供了一个很好的途径。

五、总结

国内外生物技术领域的快速发展、生物制药行业用人单位对毕业生素质要求的不断提高，客观上要求生物制药工艺学这一专业核心课程必须与时俱进，不断进行教学改革和探索。在教学内容上，我们及时引入国内外生物制药领域新技术和新进展，构建了从基础到技术到应用的三层次递进的内容体系，并对课程教学方式、实验教学、网络教学等方面进行了改革，取得了较好的教学效果。课程教改成果“生物制药人才培养模式研究与实践”获2007年江苏省优秀教学成果一等奖，“生物制药工艺学多层次立体化教学模式改革和实践”获2009年江苏省优秀教学成果二等奖。

参考文献：

[1]吴梧桐.生物制药工艺学[M].北京：中国医药科技出版社，2006.

[2]何书英，郑珩，劳兴珍，等.生物制药工艺学实验教学模式的探索[J].中国科教创新导刊，2009，（6）：59.

[3]高向东，吴梧桐.生物制药工艺学实验与指导[M].北京：中国医药科技出版社，2008.

[4]国家级资源共享课程“生物制药工艺学”[EB/OL].[2013-09-16].

http：//www.icourses.cn/coursestatic/course_2510.html.

[5]生物制药工艺学精品课程网站设计与建设[EB/OL].[2014-03-24].

http：//202.119.189.234：8087/ec3.0/C33/Index.htm.